Money.plTechnologie dla biznesuPrzemysłPatentyEP 1689519 T3
Wyszukiwarka patentów
  • od
  • do
Patent EP 1689519 T3


EP 1689519 T3

RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 1689519 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 19.08.2004 04761689.1 (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: 20.06.2012 Europejski Biuletyn Patentowy 2012/25 EP 1689519 B1 (13) (51) T3 Int.Cl. B01J 2/04 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (54) Tytuł wynalazku: Sposób syntezy, rozdzielania i oczyszczania materiałów proszkowych (30) Pierwszeństwo: 28.08.2003 US 498276 P Zgłoszenie ogłoszono: 16.08.2006 w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2006/33 (43) (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 30.11.2012 Wiadomości Urzędu Patentowego 2012/11 (73) Uprawniony z patentu: Tekna Plasma Systems Inc., Sherbrooke, CA (72) Twórca(y) wynalazku: MAHER I. BOULOS, Sherbrooke, CA CHRISTINE NESSIM, Sherbrooke, CA CHRISTIAN NORMAND, St-Basile-le-Grand, CA JERZY JUREWICZ, Sherbrooke, CA PL/EP 1689519 T3 (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Krzysztof Kiciak PRZEDSIĘBIORSTWO RZECZNIKÓW PATENTOWYCH PATPOL SP. Z O.O. ul. Nowoursynowska 162 J 02-776 Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich). EP 1 689 519 B1 Opis wynalazku DZIEDZINA WYNALAZKU [0001] Niniejszy wynalazek 5 materiałów proszkowych. dotyczy sposobów syntezy, rozdzielania oraz oczyszczania szczegółowo, niniejszy wynalazek dotyczy sposobów Bardziej obejmujących transformację materiałów w warunkach plazmy. TŁO WYNALAZKU [0002] Obróbka sproszkowanych materiałów poprzez stapianie pojedynczych cząstek w locie w warunkach plazmy, po którym następuje zestalenie uformowanych kropelek, jest znana od 10 pewnego czasu i przyciąga coraz większą uwagę jako sposób densyfikacji oraz sferoidyzacji materiałów w formie sproszkowanej. Sposób znany ogólnie jako sferoidyzacja proszków, prowadzi do znacznego polepszenia sypkości proszków oraz zwiększenia ich odporności na ścieranie w trakcie posługiwania się nimi oraz transportu. [0003] Sposób sferoidyzacji został również uznany jako efektywna metoda do odpowiedniej 15 kontroli chemicznego składu sproszkowanych materiałów, jak również do syntezy nowych materiałów oraz mieszanin kompozytowych. [0004] Stosując jako źródło ciepła w sposobie indukcyjnie sprzężone wyładowania bezelektrodowe o częstości radiowej (r.f.), zaobserwowano również, że sposób może być wykorzystany do skutecznego oczyszczenia proszków, które poddawane są obróbce poprzez 20 częściową utratę niektórych zanieczyszczeń w rezultacie prostego etapu odparowania ze stopionych kropelek lub reaktywnego odparowania zanieczyszczeń. W pierwszym przypadku, zanieczyszczenia o temperaturze wrzenia niższej niż temperatura wrzenia matrycy cząstek są preferencyjnie odparowywane; gazowe zanieczyszczenia mogą zostać usunięte z matrycy cząstki. W drugim przypadku, zanieczyszczenie podlega chemicznej transformacji na powierzchni 25 stopionych kropelek w wyniku kontaktu z otaczającym środowiskiem, po czym następuje odparowanie utworzonego związku. Wymagana reakcja chemiczna może być przykładowo utlenianiem zanieczyszczeń w wyniku ich kontaktu z tlenem w strumieniu plazmy, aczkolwiek nie ogranicza się do wyżej wymienionej reakcji. W wyniku sposobu następuje obniżenie poziomu zanieczyszczeń w proszku i w efekcie jego oczyszczenie. 30 [0005] Niemniej jednak w takich warunkach pojawia się problem, polegający na tym, że powstające pary zanieczyszczeń, niezależnie czy w formie elementarnej, czy jako związek, pozostają wymieszane z plazmą transportującą oczyszczony proszek. Kiedy całkowity strumień plazmy wraz z zawartym w niej proszkiem jest chłodzony, zanieczyszczenia również kondensują w formie bardzo rozdrobnionej sadzy, która osiada na wszystkich dostępnych powierchniach w 35 reaktorze włączając w to powierzchnię obrabianego/oczyszczanego proszku, który wówczas ponownie ulega kontaminacji tymi samymi zanieczyszczeniami, które wcześniej były eliminowane. W przypadku metalicznego proszku, sadza składa się z bardzo rozdrobnionych cząstek metalicznych. Rozdrobnione cząstki są z kolei bardzo podatne na utlenianie, gdy wejdą w kontakt z otaczającym powietrzem, z którym reagują powodując znaczący wzrost zawartości tlenu w 40 proszku. 1 EP 1 689 519 B1 [0006] W innym kontekście, obróbka proszków plazmą indukcyjną została z powodzeniem wykorzystana do syntezy metalicznych oraz ceramicznych nanoproszków poprzez ogrzewanie w locie, stapianie oraz odparowanie zasilającego prekursora, po czym następuje gwałtowne schłodzenie 5 utworzonych oparów celem uformowania bardzo rozdrobnionego aerozolu nanoproszku poprzez homogenną kondesację chmury oparów. Jednak w takim przypadku, uformowany aerozol nanoproszku miesza się z pozostałościami materiału zasilającego, który jest tylko częściowo odparowany, co skutkuje powstaniem mieszanego proszku o szerokim rozkładzie rozmiaru cząstek. W zależności od warunków pracy, uzyskiwany proszek często wykazuje bimodalny rozkład rozmiaru cząstek, co stanowi główne ograniczenie w zaakceptowaniu takiego 10 proszku do większości zastosowań nanoproszków. [0007] Dokumenty US 2002/060230 oraz DE 10054089 opisują sposób rozdzielania nanoproszków ultradźwiękami, podczas gdy US 6398 125 opisuje sposób wytwarzania monocząstek w plazmie. PRZEDMIOTY WYNALAZKU 15 [0008] Zatem Przedmiotem niniejszego wynalazku jest dostarczenie ulepszonego sposobu syntezy sproszkowanych materiałów. [0009] Kolejnym przedmiotem wynalazku jest dostarczenie ulepszonego sposobu rozdzielania i/lub oczyszczania sproszkowanych materiałów. STRESZCZENIE WYNALAZKU 20 [0010] Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu sferoidyzacji, densyfikacji oraz oczyszczania proszków poprzez kombinację obróbki w plazmie oraz obróbki ultradźwiękami obrobionego w plazmie proszku. Obróbka za pomocą ultradźwięków pozwala na rozdzielenie skondensowanego proszku o rozmiarach nanometrowych, określanego jako ?sadza?, od stopionego w plazmie i częściowo odparowanego proszku. Sposób może być również wykorzystany do syntezy 25 nanoproszków poprzez częsciowe odparowanie materiału zasilającego, po czym następuje gwałtowna kondensacja uformowanych oparów, co skutkuje powstaniem aerozolu nanoproszku. W tym ostatnim przypadku, etap obróbki za pomocą ultradźwięków służy do rozdzielenia utworzonego nanoproszku od częściowo odparowanego materiału zasilającego. [0011] Bardziej szczegółowo, według pierwszej postaci wykonania wynalazku, dostarcza się 30 sposób oczyszczania materiału obejmujący: dostarczenie cząstek sproszkowanego materiału zawierającego zanieczyszczenia; ogrzewanie plazmowe i stapianie cząstek sproszkowanego materiału oraz uwolnienie zanieczyszczeń w fazie gazowej za pomocą strumienia plazmy, co prowadzi do stopienia cząstek i powstania kropelek materiału wymieszanego w strumieniu plazmy z oparami 35 zanieczyszczeń; chłodzenie stopionych cząstek w formie kropelek materiału wymieszanego w strumieniu plazmy z oparami zanieczyszczeń, co daje mieszaninę oczyszczonych cząstek sproszkowanego materiału oraz sadzę; poddanie mieszaniny oczyszczonych cząstek sproszkowanego materiału oraz sadzy 40 działaniu ultradźwięków w odpowiednim medium do sonikacji, co skutkuje rozdzieleniem 2 EP 1 689 519 B1 oczyszczonych cząstek sproszkowanego materiału oraz sadzy w medium do sonikacji; oraz odzyskanie oczyszczonych cząstek sproszkowanego materiału z medium do sonikacji oraz sadzy. 5 [0012] Według drugiej postaci wykonania wynalazku dostarcza się również sposób syntezy materiału w formie nanoproszku obejmujący: i) dostarczenie materiału w formie proszku; ii) ogrzewanie plazmowe, stapianie oraz odparowanie sproszkowanego materiału w strumieniu plazmy, co daje materiał w formie gazowej wymieszany z częściowo 10 odparowanymi cząstakmi w strumieniu plazmy; iii) przepuszczenie materiału w formie gazowej wymieszanego w strumieniu plazmy z częściowo odparowanymi cząstkami, przez strumień chłodzący, co daje mieszaninę materiału w formie nanoproszku oraz pozostałości gruboziarnistego sproszkowanego materiału; oraz 15 iv) poddanie mieszaniny materiału w formie nanoproszku oraz pozostałości gruboziarnistego sproszkowanego materiału działaniu ultradźwięków w odpowiednim medium do sonikacji, co skutkuje rozdzieleniem cząstek materiału w formie nanoproszku oraz gruboziarnistego sproszkowanego materiału. [0013] Sposób syntezy lub oczyszczania materiału według niniejszego wynalazku pozwala na 20 oczyszczanie sproszkowanego materiału do wytwarzania materiałów o wysokim stopniu czystości takich, jak przykładowo ogniwa słoneczne lub tarcze do napylania. [0014] Sposób syntezy nanoproszków według niniejszego wynalazku pozwala na rozdzielenie syntezowanego nanoproszku od pozostałości częściowo odparowanego materiału prekursora poprzez intensywne działanie ultradźwiękami określone w niniejszym wynalazku jako sposób 25 sonikacji. [0015] Sposób według niniejszego wynalazku pozwala na oczyszczenie, syntezowanie oraz rozdzielanie proszków szerokiej gamy materiałów obejmujących, ale nie ograniczających się do wymienionych, ceramikę, stopy, kompozyty oraz czyste metale obejmujące, ale nieograniczające się do wymienionych, krzem, chrom, molibden, wolfram, tantal oraz ruten. 30 [0016] Pozostałe przedmioty, zalety oraz cechy niniejszego wynalazku będą bardziej oczywiste po zapoznaniu się z poniższym nieograniczającym opisem korzystnych postaci jego wykonania, przedstawionym tylko jako przykład w odniesieniu do towarzyszących rysunków. KRÓTKI OPIS RYSUNKÓW [0017] Na załączonych rysunkach: 35 Figura 1 jest schematem blokowym ilustrującym sposób oczyszczania sproszkowanych materiałów według zilustrowanej postaci wykonania niniejszego wynalazku; Figura 2 schematycznie przedstawia reaktor plazmowy do przeprowadzenia pierwszej części sposobu z Figury 1. 3 EP 1 689 519 B1 Figury 3A oraz 3B są mikrografiami elektronowymi odpowiednio sferoidyzowanych w plazmie cząstek sproszkowanego krzemu oraz rutenu po etapach 104-106 sposobu z Figury 1, przedstawiają sieci zaglomerowanych nanoproszków sadzy skondensowanej na cząstkach proszku; 5 Figura 4 jest schematem układu do sonikacji do przeprowadzenia drugiej części sposobu z Figury 1; Figury 5A, 5B oraz 5C są mikrografiami elektronowymi odpowiednio nieobrobionych cząstek sproszkowanego WC oraz dwa przykłady sferoidyzowanych cząstek sproszkowanego WC uzyskanego w sposobie z Figury 1; 10 Figury 6A-6D są mikrografiami elektronowymi sproszkowanego krzemu poddanego obróbce w plazmie według pierwszych etapów sposobu z Figury 1, ale przed etapem sonikacji według sposobu z Figury 1; Figury 7A-7D są mikrografiami elektronowymi sproszkowanego krzemu odpowiadającymi Figurom 6A-6D po etapie sonikacji według sposobu z Figury 1; 15 Figury 8A-8E są mikrografiami elektronowymi obrobionego w plazmie sproszkowanego rutenu uzyskanego w sposobie z Figury 1 po zwiększeniu czasu sonikacji. Figura 9 jest wykresem przedstawiającym stężenie resztkowego tlenu w sproszkowanym rutenie przedstawionym na Figurze 8A-8E; Figury 10A-10C są mikrografiami elektronowymi sproszkowanego wolframu po obróbce 20 plazmowej oraz odpowiednio przed sonikacją (Figura 10A) oraz po sonikacji, gdzie uzyskana została frakcja gruboziarnistych cząstek (Figura 10B) oraz frakcja drobnoziarnistych cząstek (Figura 10C); oraz Figury 11A-11C są wykresami ilustrującymi rozkład rozmiarów cząstek sproszkowanego wolframu odpowiednio zilustrowanych na Figurach 10A-10C. 25 SZCZEGÓŁOWY OPIS WYNALAZKU [0018] Sposób 100 oczyszczania materiału według postaci wykonania niniejszego wynalazku zostanie opisany w odniesieniu do Figury 1. [0019] W etapie 102 dostarcza się materiał w formie nieobrobionego proszku. Cząstki proszku są umieszczane współosiowo w środku strumienia indukcyjnie sprzężonej plazmy o częstości 30 radiowej. [0020] W etapie 104 cząstki sproszkowanego materiału są ogrzewane oraz stapiane po wprowadzeniu ich do środka reaktora 10 z indukcyjnie sprzężoną plazmą o częstości radiowej, co zilustrowano na Figurze 2. [0021] Gdy pojedyncze cząstki wchodzą w kontakt ze strumieniem plazmy, są one ogrzewane 35 oraz stapiane w stosunkowo krótkim czasie rzędu milisekund, dając stopione cząstki w formie kropelek materiału zmieszanego w strumień plazmy. Dodatkowo oprócz stopienia cząstek materiału, etap 102 powoduje również odparowanie sproszkowanego materiału i/lub jakichkolwiek zawartych w nim zanieczyszczeń. Zamknięte w cząstkach zanieczyszczenia mogą również 4 EP 1 689 519 B1 przemieszczać się do powierzchni cząstki w etapie stapiania pod wpływem efektów związanych z napięciem powierzchniowym. [0022] Jeśli chodzi o działanie reaktora plazmowego, skład plazmy zapewnia obojętną, utleniającą lub redukująca atmosferę w zależności od reaktywności chemicznej obrabianych 5 materiałów oraz obecnych zanieczyszczeń. [0023] Ciśnienie pracy jest ciśnieniem atmosferycznym, ciśnieniem obniżonym lub ciśnieniem powyżej atmosferycznego. Odparowanie może być rezultatem ulotnienia cząstek materiału lub oddzielenia zanieczyszczeń z cząstek w fazie gazowej bez konieczności jakiejkolwiek chemicznej transformacji. Reaktywne odparowanie wymagające chemicznej transformacji cząstek materiału 10 lub obecnych w nim zanieczyszczeń jest również możliwe poprzez ich oddziaływanie z plazmą, po którym następuje odparowanie utworzonych związków chemicznych. [0024] W związku z tym, że rekator z plazmą o częstości radiowej jest dobrze znany z techniki, nie będzie on opisywany tutaj szczegółowo. Należy zwrócić uwagę, że do ogrzania oraz stapiania cząstek proszku możliwe jest zastosowanie innych rodzajów reaktorów takich, jak plazmotron 15 stałoprądowy (d.c.) lub pojemnościowo sprzężona plazma o częstości radiowej (r.f.) lub plazma mikrofalowa. [0025] W etapie 106 powstałe ze stopionych cząstek kropelki materiału zmieszanego ze strumieniem plazmy są następnie chłodzone, co skutkuje zestaleniem i sferoidyzacją kropelek oczyszczonego materiału oraz kondensacją transportowanych par w formie aerozolu, który osiada 20 na wszystkich dostępnych powierzchniach rekatora plazmowego 10 oraz na powierzchniach transportowanych zestalonych kropelek. W tym ostatnim przypadku powstaje podobny do sadzy materiał, który miesza się z oczyszczonym proszkiem. [0026] Figury 3A oraz 3B prezentują dwa przykłady aglomeratów nanoproszku w formie sadzy skondensowanej odpowiednio na zestalonych czastkach krzemu oraz rutenu uzyskanych w 25 etapach 102-106 sposobu 100. [0027] Jak zilustrowano na Figurach 3A-3B, etap 106 prowadzi do utraty działania oczyszczającego uzyskanego w trakcie etapu obróbki plazmą. [0028] Celem uzyskania rozdzielenia nanometrowych rozmiarów cząstek sadzy od zestalonych kropelek 30 i tym samym osiągniecie ich oczyszczenia, uzyskana mieszanina cząstek sproszkowanego materiału oraz sadza poddawane są intensywnemu działaniu ultradźwięków w medium do sonikacji (etap 108). W zależności od objętości medium do sonikacji oraz ilości proszku, wymagana intensywność sonikacji może być tak niska jak sto watów, oraz tak wysoka jak kilka kilowatów. Rozdzielenie uzyskuje się dzięki falom Faradaya, które generują wzór złożony z fal stojących w odpowiedzi na intensywne koherentne wibracje. W związku z tym, że zasada 35 powstawania fal Faradaya jest powszechnie znana, nie będą one omawiane tutaj bardziej szczegółowo. [0029] Przykład układu z ultradźwiękami 20, który może być wykorzystany do przeprowadzenia etapu 108, jest zilustrowany na Figurze 4. Układ 20 zawiera małą, chłodzoną wodą zlewkę szklaną 22, która jest napełniona mieszaniną cząstek sproszkowanego materiału oraz sadzy uzyskanych w etapach 102-106, w formie zawiesiny w odpowiedniej do sonikacji cieczy takiej, jak woda, aceton 5 40 EP 1 689 519 B1 lub alkohol (ogólnie opisanej na Figurze 4 numerem 24), niemniej wybór nie ogranicza się do wyżej wymienionych. [0030] Układ 20 zawiera ponadto sondę generującą ultradźwięki 26. Końcówka 28 sondy generującej ultradźwięki 26 zanurzona jest w zawiesinie 24 i zasilana tak, aby poddać proszek 5 intensywnym drganiom oraz spowodować usunięcie nanometrowych rozmiarów cząstek ?sadzy? z powierzchni większych oczyszczonych lub częściowo odparowanych cząstek proszku. [0031] Pomimo, że etap 108 jest zilustrowany jako przeprowadzany w ciekłym medium do sonikacji, może on być również przeprowadzony w innym medium do sonikacji takim, jak powietrze. 10 [0032] Oczywiście zawiesina może być umieszczona w innych rodzajach pojemników 24. Medium do sonikacji może być dostarczone już w odbieralniku reaktora plazmowego 10 (patrz Figura 2). Układ 20 może również mieć różne formy pozwalające poddać mieszaninę nanometrowych rozmiarów czastek sadzy oraz zestalonych kropelek działaniu ultradźwięków. [0033] W związku z tym, że sondy ultradźwiękowe są powszechnie znane z techniki, nie będą one 15 opisywane szczegółowo. [0034] Następny etap (110) to odzyskiwanie oczyszczonych cząstek sproszkowanego materiału z medium do sonikacji. [0035] Etap 110 najpierw obejmuje rozdzielenie dwóch frakcji cząstek (oddzielony proszek oraz sadza), przykładowo poprzez analizę sitową na mokro lub sedymentację różnicową pod działaniem 20 normalnych sił grawitacji, lub poprzez intensywne wirowanie przy kilku wartościach sił grawitacyjnych. Następnie oddzielony proszek i/lub sadza są odzyskiwane z medium do sonikacji poprzez filtrację, po której następuje końcowy etap odparowania/suszenia w przypadkach, gdy etap 108 przeprowadza się w ciekłym medium oraz, jeśli to wymagane, pakowanie próżniowe. [0036] Alternatywnie 25 można zastosować inny sposób odzyskiwania oczyszczonego sproszkowanego materiału. [0037] Sposób obróbki proszku 100 pozwala ulepszyć sypkość proszku. Testy Halla przeprowadzono na sferoidyzowanych cząstkach poddanych sposobowi 100. Przykładowo, zmierzono, że nieobrobiony proszek WC (węglika wolframu), który jest przedstawiony na figurze 5A, ma wartość sypkości zmierzoną sypkościomierzem Halla równą 54,3 s/20 cm , podczas gdy 30 sferoidyzowany proszek WC poddany sposobowi 100, który przedstawiono na Figurach 5B i 5C, wykazuje sypkość zmierzoną sypkościomierzem Halla równą odpowiednio 32,5 s/20 cm oraz 34,3 s/20 cm . [0038] Poniżej opisane będą konkretne przykłady zastosowań sposobu 100 z wykorzystaniem aparatów 10 oraz 20. Właściwe przykłady uwydatnią dodatkowe cechy oraz zalety sposobu 35 oczyszczania według niniejszego wynalazku. Oczyszczanie sproszkowanego krzemu do zastosowań fotowoltaicznych [0039] Pierwszy przykład dotyczy oczyszczania sproszkowanego krzemu do zastosowań fotowoltaicznych. Według pierwszego przykładu, sproszkowany krzem o średniej czystości topi się 3 3 3 6 EP 1 689 519 B1 poprzez poddanie go działaniu indukcyjnie sprzężonej argonowo-wodorowej plazmy przy ciśnieniu bliskim ciśnienia atmosferycznego według etapów 102-106 ze sposobu 100. [0040] Uzyskany proszek składa się z pojedynczych sferoidalnych cząstek zmieszanych z siecią zaglomerowanych cząstek sadzy o nanometrowych rozmiarach, które skondensowane są na ich 5 powierzchni. [0041] Po etapie 108 ze sposobu 100, sadza jest oddzielana od oczyszczonych cząstek krzemu poprzez intensywną sonikację w acetonie, a następnie sedymentację różnicową, filtrację oraz suszenie, ten ostatni etap odpowiada etapowi 110 ze sposobu 100. [0042] Na Figurach 6A-6D oraz 7A-7D przedstawiono mikrografie elektronowe cząstek krzemu po 10 obróbce plazmą, odpowiednio przed oraz po intensywnej sonikacji w etapie 108. Odpowiednie wartości powierzchni właściwej proszków uzyskane na podstawie analizy BET (Brunauer Emmett Teller) zaprezentowano w tabeli 1 Tabela 1. Analiza powierzchni właściwej BET proszku poddanego działaniu plazmy przed oraz po etapie sonikacji 108, przy mocy na poziomie 17 W oraz 100 W. Powierzchnia BET, m /g Sonikacja 17 W Przed 0,332 15 [0043] Rezultaty uzyskane przy dwóch poziomach intesywności ultradźwięków (17 W oraz 100 W) przy takim samym czasie ekspozycji, pokazują, że lepsze wyniki uzyskuje się poprzez zastosowanie przynajmniej minimalnego poziomu mocy do sonikacji, który bardziej precyzyjnie zawiera się w zakresie od 50 do 100 W. Rezultaty przedstawione w tabeli 1 pokazują widoczne 20 obniżenie poziomu osadzania się sadzy na powierzchni cząstek proszku, co wyraża się zauważalnym zmniejszeniem powierzchni właściwej. Oczyszczanie rutenu do zastosowań elektronicznych [0044] Drugi przykład dotyczy oczyszczania rutenu do zastosowań elektronicznych. Według drugiego przykładu, sproszkowany ruten poddaje się działaniu indukcyjnie sprzężnonej argonowo25 helowej plazmy przy ciśnieniu bliskim ciśnienia atmosferycznego, gdzie pojedyncze cząstki są ogrzewane, stapiane oraz ulegaja sferoidyzacji według etapów 104-106 ze sposobu 100. Etapy 104-106 skutkują również odparowaniem zanieczyszczeń obecnych na powierzchni cząstek. Obrabiane proszki poddawane są intensywnemu działaniu ultradźwięków z wykorzystaniem 100 W generatora ultradźwięków 26 według etapu 108. Głowica 28 generatora 26 zanurzona jest w 100 30 ml zawiesiny 250 g obrabianego proszku w acetonie. [0045] Na figurach 8A-8E przedstawiono mikrografie elektronowe obrabianego w plazmie sproszkowanego rutenu na początku etapu sonikacji 108 (t=0) oraz po różnych czasach sonikacji (30, 60, 90 oraz 120 min.). Figury 8A-8E pokazują proszek stopniowo oczyszczany poprzez usunięcie cząstek sadzy z powierzchni cząstek rutenu. Skuteczność oczyszczania potwierdzona 35 jest poprzez analizę poziomu tlenu w proszku przedstawioną na Figurze 9 jako funkcja czasu 7 Po 0,302 2 Powierzchnia BET, m /g Sonikacja 100 W Przed 0,332 Po 0,11 Przed 14,86 2 Masa proszku (g) Sonikacja 100 W Po 13,59 EP 1 689 519 B1 sonikacji (etap 108). Wyniki wyraźnie pokazują znaczący spadek poziomu resztkowego tlenu w proszku wraz z czasem sonikacji po pierwszych 60 minutach, dla sonikacji przy poziomie mocy 100 W stosowanym w eksperymentach. Synteza sproszkowanego wolframu o rozmiarach nanometrowych 5 [0046] Trzeci przykład dotyczy syntezy nanometrowych rozmiarów proszków z wykorzystaniem sposobu 100. Według tego przykładu, sposób 100 wykorzystuje się do syntezy nanoproszków trudno topliwych metali, takich jak wolfram, poprzez częściowe odparowanie drobnoziarnistego proszku metalicznego wolframu w indukcyjnie sprzężonej argonowo-wodorowej plazmie przy ciśnieniu bliskim ciśnienia atmosferycznego, po czym następuje gwałtowne schłodzenie plazmy 10 oraz wygenerowanych par metalicznych (etapy 104-106). Gwałtowne schłodzenie uzyskuje się poprzez wprowadzenie zimnego strumienia gazu. Gwałtowne schłodzenie można uzyskać również dzięki rozpylonemu strumieniowi cieczy lub poprzez kontakt plazmy z zimną powierzchnią. [0047] Uzyskana mieszanina utworzonych nanoproszków wolframu oraz pozostałości częściowo odparowanego sproszkowanego wolframu poddawana jest intensywnej sonikacji 108, celem 15 rozdzielenia nanoproszku od większych cząstek wolframu. Figura 10 A przedstawia mikrografię elektronową mieszaniny gruboziarnistego sproszkowanego wolframu oraz nanoproszku, która została uzyskana na wylocie reaktora plazmowego oraz sekcji chłodzącej (patrz Figura 2). [0048] Figury 10B oraz 10C przedstawiają mikrografie elektronowe odpowiednio gruboziarnistej frakcji oraz drobnoziarnistej frakcji uzyskanej poprzez intensywną sonikację w acetonie pełniącym 20 rolę ciekłego medium do sonikacji. Figury 11A-11C przedstawiają odpowiednio rozkład rozmiarów cząstek mieszanego proszku oraz rozdzielonych frakcji, gruboziarnistej oraz drobnoziarnistej, po sonikacji. 8 EP 1 689 519 B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób oczyszczania materiału obejmujący: dostarczenie cząstek sproszkowanego materiału zawierającego zanieczyszczenia; ogrzewanie plazmowe i stapianie wspomnianych cząstek sproszkowanego materiału oraz 5 uwolnienie wspomnianych zanieczyszczeń w fazie gazowej za pomocą strumienia plazmy, co prowadzi do stopienia cząstek i powstania kropelek materiału wymieszanego we wspomnianym strumieniu plazmy z oparami zanieczyszczeń; chłodzenie wspomnianych stopionych cząstek w formie kropelek materiału wymieszanego we wspomnianym strumieniu plazmy ze wspomnianymi oparami zanieczyszczeń, co daje 10 mieszaninę oczyszczonych cząstek sproszkowanego materiału oraz sadzę; poddanie wspomnianej mieszaniny oczyszczonych cząstek sproszkowanego materiału oraz sadzy działaniu ultradźwięków w odpowiednim medium do sonikacji, co skutkuje rozdzieleniem oczyszczonych cząstek sproszkowanego materiału oraz sadzy w medium do sonikacji; oraz 15 odzyskanie wspomnianych oczyszczonych cząstek sproszkowanego materiału ze wspomnianego medium do sonikacji oraz wspomnianej sadzy. 2. Sposób według zastrz. 1, gdzie wspomniane medium do sonikacji wybiera się z grupy obejmującej wodę, aceton, alkohol i powietrze. 3. 20 Sposób według zastrz. 1, gdzie odzyskiwanie wspomnianych oczyszczonych cząstek sproszkowanego materiału ze wspomnianego medium do sonikacji oraz wspomnianej sadzy obejmuje rozdzielenie wspomnianych oczyszczonych cząstek sproszkowanego materiału poprzez analizę sitową na mokro, sedymentację różnicową przy normalnych siłach grawitacyjnych lub poprzez intensywne odwirowanie. 4. Sposób według zastrz. 1, gdzie odzyskiwanie wspomnianych oczyszczonych cząstek 25 sproszkowanego materiału ze wspomnianego medium do sonikacji obejmuje filtrację medium do sonikacji. 5. Sposób według zastrz. 1, gdzie wspomniane ogrzewanie oraz stapianie wspomnianych cząstek sproszkowanego materiału w strumieniu plazmy uzyskuje się poprzez wprowadzenie wspomnianych cząstek proszku do strumienia indukcyjnie sprzężonej plazmy o częstości radiowej, 30 z wykorzystaniem gazowego nośnika. 6. Sposób według zastrz. 1, gdzie wspomniane ogrzewanie oraz stapianie wspomnianych cząstek sproszkowanego materiału w strumieniu plazmy wykonuje się pod ciśnieniem, które wybiera się z grupy obejmującej ciśnienie atmosferyczne, obniżone ciśnienie oraz ciśnienie powyżej atmosferycznego. 35 7. Sposób według zastrz. 1, gdzie wspomniany strumień plazmy uzyskuje się w warunkach, które wybiera się z grupy obejmującej atmosferę obojętną, utleniającą lub redukującą. 8. Sposób według zastrz. 1, gdzie wspomniane cząstki sproszkowanego materiału dostarcza się w formie nieobrobionej. 9 EP 1 689 519 B1 9. Sposób według zastrz. 1, gdzie wspomniane ultradźwięki wytwarza się z wykorzystaniem generatora ultradźwięków, znamienny tym, że mają one natężenie w zakresie od 100 W do 10 kW. 10. Sposób według zastrz. 1, gdzie wspomniane chłodzenie wspomnianych stopionych cząstek w formie kropelek materiału zmieszanego ze wspomnianym strumieniem plazmy uzyskuje 5 się poprzez gwałtowne oziębianie wspomnianych stopionych cząstek w formie kropelek materiału zmieszanego ze wspomnianym strumieniem plazmy. 11. Sposób według zastrz. 10, gdzie wspomniane gwałtowne oziębianie uzyskuje się poprzez wprowadzenie zimnego strumienia gazu, rozpylonego strumienia cieczy lub poprzez kontakt z zimną powierzchnią. 10 12. Sposób według zastrz. 1, gdzie materiał wybiera się z grupy obejmującej ceramiki, czyste metale, stopy oraz kompozyty. 13. Sposób według zastrz. 12, gdzie wspomniany metal wybiera się z grupy obejmującej krzem, chrom, molibden, wolfram, tantal oraz ruten. 14. 15 Sposób według zastrz. 1 do polepszania sypkości wspomnianego sproszkowanego materiału. 15. Zastosowanie sposobu według zastrz. 1 do obniżania zawartości tlenu w cząstkach proszku. 16. Sposób według zastrz. 1 do oczyszczania sproszkowanego materiału do wytwarzania ogniw słonecznych lub tarcz do napylania. 20 17. Sposób według zastrz. 1 do rozdzielania nanoproszku zmieszanego z gruboziarnistym proszkiem. 18. Sposób syntezy nanoproszkowego materiału obejmujący: dostarczenie materiału w formie proszku; ogrzewanie plazmowe, stapianie oraz odparowanie wspomnianego sproszkowanego 25 materiału w strumieniu plazmy, co daje materiał w formie gazowej wymieszany z częściowo odparowanymi cząstkami we wspomnianym strumieniu plazmy; przepuszczenie materiału w formie gazowej wymieszanego we wspomnianym strumieniu plazmy z częściowo odparowanymi cząstkami, przez strumień chłodzący, co daje mieszaninę 30 materiału w formie nanoproszku oraz pozostałości gruboziarnistego sproszkowanego materiału; oraz poddanie wspomnianej mieszaniny materiału w formie nanoproszku oraz pozostałości gruboziarnistego sproszkowanego materiału działaniu ultradźwięków w odpowiednim medium do sonikacji, co skutkuje rozdzieleniem cząstek wspomnianego materiału w formie nanoproszku oraz wspomnianego gruboziarnistego sproszkowanego materiału. 35 19. Sposób według zastrz. 18, ponadto obejmujący v) odzyskiwanie co najmniej jednego spośród wspomnianych oddzielonych cząstek nanoproszku wspomnianego materiału oraz wspomnianej pozostałości gruboziarnistego proszku wspomnianego materiału. 10 EP 1 689 519 B1 20. Sposób według zastrz. 19, gdzie etap v) obejmuje rozdzielenie wspomnianych oddzielonych cząstek nanoproszku wspomnianego materiału oraz gruboziarnistego proszku wspomnianego materiału, poprzez analizę sitową na mokro, sedymentację różnicową przy normalnych siłach grawitacyjnych, lub poprzez intensywne odwirowanie. 5 21. 22. Sposób według zastrz. 19, gdzie etap v) obejmuje filtrację medium do sonikacji. Sposób według zastrz. 18, gdzie wspomniane medium do sonikacji wybiera się z grupy obejmującej wodę, aceton, alkohol oraz powietrze. 23. Sposób według zastrz. 18, gdzie wspomniana sonikacja obejmuje wytwarzanie ultradźwięków, znamienny tym, że mają one natężenie w zakresie od 100 W do 10 kW. 10 24. Sposób według zastrz. 18, gdzie wspomniane ogrzewanie oraz stapianie wspomnianego materiału w strumieniu plazmy uzyskuje się poprzez wprowadzenie sproszkowanego wspomnianego proszku do strumienia indukcyjnie sprzężonej plazmy o częstości radiowej, z wykorzystaniem gazowego nośnika. 25. 15 Sposób według zastrz. 24, gdzie wspomniane ogrzewanie oraz stapianie wspomnianych cząstek sproszkowanego materiału w strumieniu plazmy wykonuje się pod ciśnieniem, które wybiera się z grupy obejmującej ciśnienie atmosferyczne, obniżone ciśnienie oraz ciśnienie powyżej atmosferycznego. 26. Sposób według zastrz. 24, gdzie wspomniany strumień plazmy uzyskuje się w warunkach, które wybiera się z grupy obejmującej atmosferę obojętną, utleniającą lub redukującą. 20 27. Sposób według zastrz. 18, gdzie materiał wybiera się z grupy obejmującej ceramiki, czyste metale, stopy oraz kompozyty. 11 EP 1 689 519 B1 12 EP 1 689 519 B1 13 EP 1 689 519 B1 14 EP 1 689 519 B1 15 EP 1 689 519 B1 16 EP 1 689 519 B1 17 EP 1 689 519 B1 18 EP 1 689 519 B1 19 EP 1 689 519 B1 20 EP 1 689 519 B1 21 EP 1 689 519 B1 ODNOŚNIKI CYTOWANE W OPISIE Niniejsza lista odnośników cytowanych przez zgłaszającego podana jest tylko dla wygody czytelnika. Nie stanowi ona części europejskiego dokumentu patentowego. Nawet mimo dużej staranności przy zestawianiu odnośników nie można wykluczyć błędów lub przeoczeń, i Europejski Urząd Patentowy zrzeka się wszelkiej odpowiedzialności w tym zakresie. Dokumenty patentowe cytowane w opisie ? US 2002060230 A [0007] ? DE 10054089 [0007] ? US 6398125 B [0007] 22






















ANKIETA

Jak oceniasz nowe technologie na mundialu?

Grupy dyskusyjne